Operação de reator em bateladas sequenciais visando a nitritação de lixiviado de aterro novo : avaliação em escala de bancada

Abstract

O lixiviado gerado a partir da degradação de resíduos sólidos comumente apresenta elevadas concentrações de nitrogênio amoniacal. Tal composto é identificado como um dos mais tóxicos aos organismos vivos. Nos últimos anos o processo de nitrificação/desnitrificação via nitrito vem sendo investigado como nova alternativa ao processo convencional por apresentar vantagens adicionais como economia nas quantidades de oxigênio e matéria orgânica requeridos. Neste contexto, a presente pesquisa objetivou verificar o acúmulo de nitrito como forma oxidada de nitrogênio na nitritação, para o processo de nitrificação e desnitrificação via curta, em reator operando em bateladas seqüenciais alimentado com lixiviado de aterro novo. Os experimentos em escala de laboratório constaram de duas etapas distintas: (1) testes exploratórios em escala reduzida, reator com volume útil de 1 litro e (2) avaliação do acúmulo de nitrito e eficiência de conversão do nitrogênio amoniacal em reator com volume útil de 20 litros. Essa última etapa foi dividida em duas fases. Durante a primeira avaliou-se com tempo de detenção celular de 100 dias, duas condições de temperatura: 30ºC e 21ºC. Na segunda fase buscou-se avaliar a influência do tempo de detenção celular de 5 dias. O inóculo utilizado em ambas as etapas foi proveniente da saída do decantador secundário de um sistema de lodo ativado tipo Bardenpho. De acordo com os dados obtidos, a máxima concentração de nitrito acumulado no sistema, quando se trabalhou com tempo de detenção celular de 100 dias e temperatura de 30ºC e de 21ºC, foram de 6 e 7 mgN-NO2-/L, respectivamente. Isso indica que a mudança da temperatura não interferiu no processo de acúmulo do nitrito. Os perfis temporais nessa fase demonstraram que o tempo de ciclo de 24 horas foi excessivo, uma vez que o nitrogênio amoniacal foi convertido em aproximadamente 8 horas. Observou-se que as concentrações máximas obtidas ocorreram próximas a quinta hora de aeração, apontando que esse ponto seria o mais indicado a iniciar a reação anóxica, para uma possível promoção da desnitrificação via nitrito. O fato de o lixiviado apresentar valores de pH elevados, acima de 8, mostrou-se como fator preponderante no processo de acúmulo do nitrito no sistema. No entanto, acredita-se que não houve um acúmulo maior de nitrito devido à baixa concentração inicial de nitrogênio amoniacal, característico do lixiviado novo. Quando se trabalhou com o tempo de detenção celular de 5 dias obteve-se um declínio na eficiência de conversão de nitrogênio amoniacal de 99 a 37%. A baixa eficiência de conversão de nitrogênio amoniacal e o insucesso de acúmulo do nitrito nessa fase motivaram o encerramento do experimento. ___________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The leachate generated by the degradation of solid waste normally shows high concentrations of ammonia nitrogen. This compound is known to be one of the most toxic to living organisms. In recent years, the process of nitrification/denitrification via nitrite has been investigated as a young alternative to the conventional process due to its additional benefits, such as economy in the amounts of oxygen and organic matter it requires. In this context, the present research involved an evaluation of nitrite accumulated as oxidized nitrogen in nitrification, in the short nitrification and denitrification process in a sequential batch reactor fed with young landfill leachate. The bench-scale experiments consisted of two distinct stages: (1) exploratory tests on a reduced scale, using a 1-liter reactor; and (2) evaluation of nitrite accumulation and ammonia nitrogen conversion efficiency in a 20-liter reactor. The latter step was divided into two phases. The first phase consisted of evaluating two conditions of temperature: 30°C and 21°C, with a cell retention time of 100 days. The second phase involved an evaluation of the influence of the cell retention time of 5 days. The inoculum used in both stages was effluent from the secondary decanter of a Bardenpho activated sludge system. The data obtained indicated that the maximum concentrations of nitrite accumulated in the system operating with a cell retention time of 100 days at temperatures of 30ºC and 21°C were 6 and 7 mgN-NO2-/L, respectively. This indicates that the change in temperature did not interfere in the process of nitrite accumulation. The temporal profiles in this stage showed that a 24-h cycle time was excessive, since the ammonia nitrogen was converted in approximately 8 h. The highest concentrations were found to occur close to the fifth hour of aeration, indicating that this was the best point to start the anoxic reaction to promote denitrification via nitrite. The fact that the leachate presented high pH values of over 8 proved to be the predominant factor in the process of nitrite accumulation in the system. However, it is believed that a greater accumulation of nitrite did not occur due to the low initial concentration of ammonia nitrogen, which is characteristic of young leachate. When a cell retention time of 5 days was applied, the ammonia nitrogen conversion efficiency dropped from 99 to 37%. The low ammonia nitrogen conversion efficiency and the lack of success in accumulating nitrite in this phase led to the end of the experiment.